3.8. Суффозионные и карстовые процессы
Суффознонные процессы обусловлены вымыванием из грунтов их мелких частиц под напором воды, что сопровождается оседанием поверхности, образованием провалов, воронок (рис. 44).
При механической суффозии вода выносит из грунта глинистые, пылеватые и песчаные частицы; при химической суффозии растворяется гипс, соли, карбонаты и выносится продукты разрушения.
Суффозия свойственна неоднородным грунтам при критическом напоре Iкр > 5. Она может происходить в глубине массива, особенно на контакте слоев или вблизи поверхности земли. Размер пустот достигает нескольких метров (см. рис. 44,б) с провалом поверхности, повреждением зданий и коммуникаций.
В откосах выемок суффозионный вынос частиц приводит к оседанию поверхности, образованию провалов, воронок, оползней.
При исследовании грунтов надо выявлять их способность к суффозии, определять критические градиенты.
Карстовые процессы - выщелачивание водорастворимых солей, известняков, доломитов, гипсов с ангидридами, подземными водами и образовании в них различных пустот. В отличие от суффозии преобладает растворение пород и вынос из них веществ. Очень влияют на развитие карста климат, рельеф, растительность.
Формы карста. На поверхности земли – карры, воронки, полья в глубине – каверны и пещеры.
При строительстве в карстовых районах нужны меры по прекращению развития карста, повышения устойчивости и прочности пород. Строят малочувствительные к неравномерным осадкам здания с фундаментами из свай. Проводят детальные инженерно-геологические исследования комплексного характера: геофизические методы разведки, электроразведку и применение георадара.
Различают: действующий карст в современных условиях, и пассивный или древний, в котором нет циркуляции воды.
3.9. Плывуны
Плывунами являются водонасыщенные рыхлые мелкие и пылеватые пески, которые разжижаются при вскрытии, приходят в движение и ведут себя подобно тяжелой вязкой жидкости. Плывунные свойства могут проявлять пылеватые суглинки, супеси.
Основная причина плывунных свойств – гидродинамическое давление воды в результате перепада (градиента) ее уровней при вскрытии котлована (траншей и т.д.). В плывунном состоянии грунты утрачивают структурные связи, частицы взвешиваются, а трение между ними исчезает. Плывуны в покое слабо отдают воду и мало водопроницаемы.
Ложные плывунные пески (псевдоплывуны) не имеют структурных связей. За счет взвешивания водой образуются зыбучие пески.
Истинные плывуны – это глинистые пески, супеси и суглинки с наличием броуновского движения микроорганизмов. Разжижаются плывуны при влажности меньшей полной влагоемкости. При высыхании от склеивания глинистых частиц образуют сцементированные массы, слабо отдают воду.
а) б)
|
|
|
в)
в)
Рис. 44. Суффозионные полость за траншейной подпорной стеной гаражей «Атланта» по
Пер. Ольшевского (а), провалы под полами в здании «Беларустуриста» на ул. Заславской (б) и между ростверками многоэтажного жилого дома по ул. Казинца (в) в г. Минске
Плывуны осложняют строительство, заполняя строительные выработки. Они очень чувствительны к вибрации и динамическим ударам даже на значительном удалении. Выпирают из-под фундаментов, вызывают оползни, провалы поверхности, деформацию зданий и сооружений. Открытый водоотлив из котлованов опасен появлением суффозии. Подрезка склона даёт выход плывунам.
В плывунах приходится отказываться от устройств котлованов и применять сваи.
Способы борьбы с плывунами можно разделить на 3 группы [2]:
• искусственное осушение в период строительства (откачка воды иглофильтрами с дренажными мероприятиями и др.);
• ограждение котлованов шпунтовыми стенками (рис. 45);
• закрепление плывунов (силикатизация, цементация, замораживание и т. д.).
В борьбе с истинными плывунами используют ограждение, замораживание и электрохимическое закрепление. При проходке подземных выработок используют кесонный способ. В котлованах при наличии плывуна забивку деревянного шпунта ограничивают глубиной 6 – 8 м, металлического — 20 – 25 м.
Рис. 45. Шпунтовая стенка в плывуне